교류회로 역률 개선(역률 콘덴서 용량)

교류회로 역률이 전력손실을 줄이기 위해서 매우 중요하다는 점 저번에 무효전력, 유효전력, 피상전력을 말씀드리며 설명드렸죠?

이제는 여기까지 왔으면 회로에서 역률은 마무리 단계입니다. 즉, 역률 관련한 식이 끝난다는 이야기죠.

진상 무효전력(L)이 발생할 때 이를 감경시키기 위해 콘덴서를 병렬연결하게 되는 데 이때 사용 용량을 얼마나 해야하는지 구할 수 있는 식 알려드리겠습니다.

교류회로 역률 개선

교류회로에서 대부분 R-L 구성이라고 말씀드렸죠? 이에 따라 유도성 회로가 구성되며 지상 무효전력에 따라 역률이 저하되게 됩니다.

역률이 저하되면 결과적으로는 유효전력이 피상전력대비 안좋을수밖에 없으며 전력 낭비가 발생되게 됩니다.

전에 역률 구하는 식을 살펴봤을 때 Cos𝜽 = 저항(R)에서 소비할 수 있는 전력(유효전력)/전원에서 부하에 공급한 전력(피상전력)이라고 했죠.

그래서 역률 cos𝜽가 1일때 가장 좋다고 이야기할 수 있습니다.

위와 같이 무효전력이 많이 발생하여 효율이 안좋은경우 L 수치를 낮춰주기 위해 콘덴서 C를 사용하게 되는데요.

이때 역률 개선용 콘덴서 용량을 얼마나 사용해야할지 식을 통해 알 수 있습니다.

우선 삼각형으로 그려보면 전체 XL값에 따른 위상차를 𝜽1로 XC사용에 따라 경감된 위상차를 𝜽2로 그린다음에 설명할 수 있는데요.

이를 각각 탄젠트와 유효전력을 곱하면 Pr값을 구할 수 있습니다. 고로 이 2개 값을 빼면 콘덴서 용량을 얼마나 가져야 하는지 알 수 있어요.

원래 콘덴서 용량은 진상 무효 전력이므로 단위가 [Var]여야 하지만 피상 전력 단위인 [VA]와 함께 쓰임, 그렇다고 해서 피상전력은 아니니 주의해야 함

회로에서 전력 효율을 좋게하기 위해서 R-L회로에서 콘덴서 C를 사용해야 함을 알려드렸는데요.

이때 콘덴서 용량이 얼마나 되는지 현재 감경된 값과 전체 무효전력값을 통해 구해볼 수 있었습니다.

이를 역률 개선용 콘덴서로 표현하는만큼, 이 또한 벡터를 그려서 천천히 개념을 이해해가는 게 매우 중요합니다.